英亞歌 畢亞鵬 李嫻娜

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊，河南 鄭州450016）

0 引言

隨著我國礦產(chǎn)資源的開采及日益增長的對礦產(chǎn)的需求，中國各成礦區(qū)(帶)深部找礦、勘探與開發(fā)已經(jīng)成為必然[1]。例如遼寧紅透山銅礦可達1300m，銅陵冬瓜山特大型銅礦床產(chǎn)出深度在1000m以下，福建紫金山金、銅礦床距地表的深度已達1900-2000m，江西銀山在孔深1500 m的鉆井中均發(fā)現(xiàn)富有銅、鉛、鋅的礦床，新疆阿爾泰阿舍勒銅、金、鋅特富礦床可深達約1800m。類似這樣的礦體向深部還延伸到多深、怎樣延伸仍是目前需要解決的問題[2-4,11]。

在深度2000 m以內(nèi)，進行金屬礦產(chǎn)資源的地球物理勘查，通過高精度的重力場、地電場、地磁場[5-6]、人工源地震勘探[7-8]等地球物理場觀測，并進行反演與模擬，從成礦區(qū)(帶)的深部構造背景[9]、介質(zhì)屬性、力學狀態(tài)等查明礦體的縱向延伸與儲存空間。

秋樹灣銅鉬礦區(qū)位于東秦嶺鉬礦帶上，為一中型鉬礦區(qū)，根據(jù)目前的勘探開發(fā)程度，迫切需要向深部及邊部找礦。因此，利用地球物理勘查方法選擇試驗剖面進行測試，為向深部及邊部探礦提供重要的參考，并為下一步找礦指明方向。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于朱夏斷裂與商丹斷裂交匯處北側。區(qū)內(nèi)出露的地層為秦嶺群，包括以碳酸巖為主的雁嶺溝組和以花崗片麻巖為主的郭莊組，有花崗巖及巖脈侵入。區(qū)內(nèi)有加里東期和燕山期花崗巖大范圍出露，礦區(qū)附近以燕山期花崗巖為主，呈小巖株狀產(chǎn)出[10]。

根據(jù)秋樹灣礦區(qū)地質(zhì)特征推斷，本區(qū)的鉬礦具有秋樹灣鉬礦類似地質(zhì)特征。鉬礦床圍巖主要為大理巖、云母石英片巖、矽線石片巖、矽卡巖和片麻巖等。鉬礦體主要賦存于矽卡巖、花崗巖株和片巖中。主要金屬礦物是輝鉬礦，少量金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦等，脈石礦物主要是透輝石、石榴子石、石英、黑云母、長石、方解石和微量的榍石、磷灰石等。礦石構造主要為浸染狀、條帶狀和細脈狀構造。礦石結構主要為自形片狀、它形磷片狀結構[11]。

2 巖、礦石地球物理特征

表1為秋樹灣銅鉬礦區(qū)典型巖礦石電性參數(shù)。含鉬礦的花崗斑巖有顯著激電相對相位異常，電阻率中低值異常，在900Ω左右；不含礦的花崗巖激電相對相位異常幅度不是很明顯，但其電阻率為相對低值，為-354Ω。然而，由于部分圍巖含有金屬硫化礦物，導致統(tǒng)計結果顯示的激電異常過高。其他巖性，在激電相對相位和電阻率結合的情況下，也有明顯的區(qū)別。因此，在本區(qū)進行地電法綜合探測，即激電相對相位、大地電流和自然電位法三者相結合的方法，具有良好的地球物理基礎。

3 工作方法

3.1 原理

激電法在勘探侵染狀金屬礦上有獨特優(yōu)勢，可以探測AMT和電阻率法無法探測的侵染狀礦體。頻譜激電法可以對激電異常的性質(zhì)進行區(qū)分，可以區(qū)分炭質(zhì)地層和金屬礦產(chǎn)生的激電異常。相對相位譜激電法屬于頻譜激電法的一種，可以壓制激電耦合感應，從而增加激電有效探測深度。

表1 秋樹灣礦區(qū)典型巖礦石電性參數(shù)統(tǒng)計表

激電相對相位譜φr（ω）的定義如下：

在上式中，φ（ω）表示激電相位譜，k表示頻比，為常數(shù)。與其它激電參數(shù)測量相比，相對相位譜測量有一系列優(yōu)點：相對相位譜測量能夠自動消除發(fā)送機與接收機之間因時間同步誤差引起的相位差，比普通的激電相位譜測量具有更高精度；它能夠有效壓制耦合感應，抗干擾能力強，工作效率高，比激電相位譜測量具有更寬的工作頻率范圍。

大地電流法利用天然甚低頻電磁信號為場源，通過同時觀測不同測點電位差的相對變化來研究深部基底起伏形態(tài)。通過選擇適當?shù)挠^測頻帶，探測深度可達1～10km。本次選擇的大地電流帶寬為25Hz，根據(jù)本區(qū)的電阻率平均值，探測深度為1～3km。

金屬硫化礦體可產(chǎn)生負的自然電位異常。該自然電位的產(chǎn)生與硫化礦體在地下水和氧氣的作用下發(fā)生氧化還原反應有關。自然電位法的探測深度一般為200～300m。

3.2 具體實施

本次試驗根據(jù)地質(zhì)情況，在之前認識的斑巖巖基位置選擇一條剖面，與地質(zhì)勘探的30號勘探線重合，長度為640m，設定點距為40m，總測點數(shù)為16個。

本次試驗一次布置17個測量電極，16個并行測量通道，然后從測線中間開始供電。每次供電，16個并行測量通道同時測量。如圖2所示，先在A0B0供電。然后在A1B1供電，之后是A2B2供電。對于測線內(nèi)部的供電極距，每次增加的距離為點距的2倍。對于上述例子，供電極距每次增加80米。對于測線外側的供電，可以按照常規(guī)電測深的極距增加方案，以指數(shù)方式增加供電極距。也可以按照線性方式增加供電極距，以提高探測目標的分辨率。

本試驗采用分布式GPS同步型高精度譜激電觀測系統(tǒng)來采集多頻相對相位激電數(shù)據(jù)。該觀測系統(tǒng)基于24位A/D轉換、FFT和ROBUST疊加技術，抗干擾能力強，對微弱譜激電信號檢測能力處于一流水平，適合強電磁干擾背景下生產(chǎn)礦區(qū)的譜激電法勘探。

圖1 本次試驗測量布置圖

激電法擁有區(qū)分礦體和圍巖產(chǎn)生的激電異常的能力，適合傳統(tǒng)激電法無法區(qū)分礦體和干擾異常的礦區(qū)。大深度多頻相對相位激電二維測深法的工作原理和傳統(tǒng)激電法基本相同，但它采用多測量電極進行并行觀測，基于全新設計的二維觀測裝置，克服了傳統(tǒng)頻譜激電法工作效率低的弱點。

由于全部譜激電采集站基于GPS同步，可以在多頻相對相位激電法觀測之前和之后利用布置的二維譜激電接收裝置采集大地電流法和自然電位法數(shù)據(jù)。對于自然電位法數(shù)據(jù)采集，保證兩次觀測的測量誤差小于1mV。對于大地電流數(shù)據(jù)采集，保證觀測誤差小于1mV。

4 資料處理結果

4.1 異常特征分析

電法資料處理的目的是通過野外資料的進一步處理和反演計算，獲得供地質(zhì)解釋用的各種圖件、數(shù)據(jù)等文件，它是后續(xù)解釋工作的基礎，依據(jù)電性層與各地層的對應關系，結合其它物探資料和區(qū)域地質(zhì)資料對電性層進行地質(zhì)推斷解釋。每個環(huán)節(jié)的處理質(zhì)量都將對最終成果產(chǎn)生很大的影響。

圖2 試驗段大地電流剖面圖

圖2為觀測的大地電流在地表引起的電位梯度。從圖中可以看出，-180～-20m左右存在基底隆起，往北緩慢下降，在-240m處又有所抬升。這和圖5a顯示的深部視電阻率變化趨勢有可比性。

圖3 試驗段自然電位剖面圖

圖5為自然電位梯度和自然電位測量結果。從-180號點～180號點為負異常，表明淺部有金屬硫化物礦體。-100號點附近的異常最大，此處礦體規(guī)模最大。其它位置異常不大，表明礦體規(guī)模很小。

基于二維激電反演軟件RES2DINV32，采用ROBUST反演模式，該模式有利于突出巖脈和礦體。 為了避免過度反演導致的振蕩，我們將反演誤差控制在1%左右。對不同頻率的視電阻率和相對相位反演結果表明，反演結果穩(wěn)定性高。

圖4為試驗段0.5Hz電阻率及0.25 Hz相對相位二維反演成果圖?？砂l(fā)現(xiàn)淺部無明顯激電異常，而中深部激電異常明顯。對比二者，發(fā)現(xiàn)-160號點～-310號點下面的相對相位異常的絕對值隨著頻率的降低而增大，可能是含炭質(zhì)地層所引起。深部異常雖然變?nèi)?，但幅度可觀，可能與斑巖有關。

圖4 電阻率和激電相對相位異常解釋對比圖

4.2 綜合分析

對比分析多頻相對相位激電法、大地電流法結果，認為-200～0號點之下的深部（埋深約700-1200米）存在火成巖為基底的隆起，該隆起進一步產(chǎn)生了大量巖株和巖脈?？赡軐е铝藴\部背斜的形成。同時，150號點下面的大范圍激電異常也與該隆起有關。在-150號點下面可能存在高品位鉬礦體。

自然電位在-160～-60號點存在明顯的負異常，推斷是金屬硫化物礦體引起。0號點以北也存在微弱的負異常，估計與小規(guī)模金屬硫化物礦體有關。

由圖5可知，ZK03在-200～-450m巖性與物探解釋的巖性一致，物探解釋的巖性范圍基本正確的，并且物探對基底起伏狀態(tài)的解釋也相對準確。

圖5 物探解釋的巖性剖面與鉆探資料對比圖

5 結論

5.1 多頻相對相位激電法可以壓制電磁耦合感應，在本區(qū)可實現(xiàn)1000m范圍的探測；含鉬礦花崗斑巖能夠產(chǎn)生顯著激電異常，適合用相對相位激電法觀測。

自然電位法可用于發(fā)現(xiàn)淺部金屬硫化物礦體，可與激電測量結果相互驗證，值得大范圍觀測。大地電流法探測深度大，可以繼續(xù)采用大地電流法探測本區(qū)火成巖基底起伏，并可以確定火成巖基底的起伏形態(tài)。

5.2 大地電流法、激電法和自然電位法觀測到的異常具有很好的一致性，表明深部巖漿活動對試驗剖面的地質(zhì)構造和成礦過程起了決定作用。

5.3 0號點南側存在大范圍的顯著激電異常，可能與其下方的火山巖基底隆起有關。

-200號點附近存在一個巖漿上升通道，可能存在一個東西向的深大斷裂，值得進一步勘探。

［1］騰吉文.強化開展地殼內(nèi)部第二深度空間金屬礦產(chǎn)資源地球物理找礦、勘探和開發(fā)[J].地質(zhì)通報，2006，25(3)：767-771.

［2］中國有色金屬工業(yè)總公司江西地質(zhì)調(diào)查局，《江西銀山銅鉛鋅礦床》編寫組.江西銀山銅鉛鋅金銀礦床[M].北京：地質(zhì)出版社，1996.

［3］肖克炎，馮京，高蘭，等.阿舍勒銅鋅礦床及三維定位預測[M].北京：地質(zhì)出版社，2002.

［4］呂慶田，史大年，趙金花，等.深部礦產(chǎn)資源勘查的地震學方法：問題與前景—銅陵礦集區(qū)的應用實例Ⅱ[J].地質(zhì)通報，2005，24(3)：211-218.

［5］姚敬全，張素蘭，曹洛華，等.中國主要大型有色金屬礦床綜合信息找礦模型[M].北京：地質(zhì)出版社，2002.

［6］Hirdenhrand T G,et al.Regional crustal structure and their relationship to the distribution of ore deposits in the western United states，based Oil magnetic and granty data[J].Economic Geology，2000，95(8)：1583-1603.

［7］戴白希，王家樞.礦產(chǎn)勘查百年[M].北京：地震出版社，2004.

［8］Yang Liqiang，Deng Jun，Wang jianguo,et al.Control of deep tectonics on the superlarge deposits in China[J].Acta Geologica Sinica，2004，78(2)：358-367.

［9］Drummond B J，Goleby B R，Goncharov A G，et al.Crustal--scale structure in the Proterozoic Mount Lsainlier of north Australia：Their seismic response and influence on mineralization[J].Tectonophysics，1997，288：43-56.

［10］張智慧，秦明，方榮，唐杰，翟東旭.河南鎮(zhèn)平秋樹灣礦區(qū)銅、鉬礦床地質(zhì)特征及深部找礦潛力分析[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，2008，22(2)：107-111

［11］劉光鼎，郝天耀.利用地球物理方法尋找隱伏礦床[J].地球物理學報，1995,38（6）：850-854.